基于软件无线电的智能天线技术研究

摘要

软件无线电(Software-Radios)是一种新的无线通信体系结构,它的提出是针对现在无线通信领域存在的一些问题,如:多种制式(如GSM,DAMPS,PCS等)的并存、各种标准(WCDMA,cdma-2000,TD-SCDMA等)竞争激烈、频谱资源紧张等.软件无线电是一个很有发展前途的研究领域,这一领域的突破对于未来通信乃至未来无线电技术的发展将具有深远的影响.智能天线即具有一定程度智能性的自适应天线,自适应天线阵能够在干扰方向未知的情况下,自动调节阵列中各个阵元的信号加权值的大小,使阵列天线方向图的零点对准干扰方向而抑制干扰,即使在干扰和信号同频率的情况下,也能成功地抑制干扰.而使智能天线真正实现智能化是软件无线电得以实现的关键技术.在移动通信中,用户位置的随机变化,要求空域滤波算法能够实时准确地跟踪用户,所以,要求算法的速度和精度都要足够高.这也正是智能天线技术能否实用化的关键.为了实现智能天线的智能化,本文通过对各种智能算法进行系统比较的基础上,着重将CMA算法运用到波束形成中.开发了相应的MATLAB程序进行仿真,验证结果表明该方法的有效性.本文还介绍了移动通信、智能天线、波束形成、基于软件无线电的智能天线等几个方面的一些背景知识,以便更明晰本文工作在当今通信研究领域中的位置.

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1智能天线的发展背景

1.2智能天线技术优点

1.3智能天线的研究现状

1.4论文独立完成的工作

1.5论文的主要内容安排

第2章智能天线的基本理论研究

2.1智能天线基本概念和基本原理

2.2智能天线常用的性能量度与准则

2.2.1均方误差(MSN)准则

2.2.2信噪比(SNR)准则

2.2.3约束最优化准则

2.2.4似然性能(LH)准则

2.3常用智能算法及其性能

2.3.1非盲算法和盲算法

2.3.2自适应时间和空间均衡算法

2.4天线阵列阵元的配置及波束形成

2.4.1天线阵列阵元的配置

2.4.2波束形成技术

2.5本章小结

第3章自适应算法及波束形成

3.1 LMS(Least Mean Square)算法

3.2 RLS(Recursive Least Square)算法

3.3 CMA(Constant Modulus Algorithm)算法

3.3.1最速下降恒模算法

3.3.2最小二乘恒模算法

3.3.3仿真实验及性能分析

3.4最小方差无畸变响应算法

3.5线性约束差分恒模算法

3.6本章小结

第4章基于软件无线电结构的智能天线技术

4.1软件无线电的基本概念

4.1.1软件无线电技术产生背景

4.1.2软件无线电技术

4.1.3软件无线电的优点

4.1.4软件无线电的关键技术

4.1.5软件无线电的发展方向

4.2基于软件无线电结构的智能天线

4.2.1智能天线与软件无线电的结合

4.2.2两者结合存在的主要问题和技术关键

4.3基于软件无线电的智能天线组成结构

4.3.1单信道智能天线的组成

4.3.2多信道智能天线的组成

4.3.3多相滤波信道化智能天线的组成

4.4本章小结

第5章智能天线信号处理的硬件实现

5.1实时DSP系统的构成

5.2 DSPs芯片的特点

5.2.1功能特点

5.2.2结构特点

5.3实时DSP系统的硬件设计

5.3.1 TMS320C54x系列芯片的硬件设计

5.3.2 D/A和A/D转换器的硬件设计

5.3.3实时DSP系统的硬件结构框图

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢